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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 77 do ENEM 2011

1º dia · Ciências da Natureza · H20 · Física: Queda livre e lançamento vertical

Para medir o tempo de reação de uma pessoa, pode-se realizar a seguinte experiência:

I. Mantenha uma régua (com cerca de 30 cm) suspensa verticalmente, segurando-a pela extremidade superior, de modo que o zero da régua esteja situado na extremidade inferior.
II. A pessoa deve colocar os dedos de sua mão, em forma de pinça, próximos do zero da régua, sem tocá-la.
III. Sem aviso prévio, a pessoa que estiver segurando a régua deve soltá-la. A outra pessoa deve procurar segurá-la o mais rapidamente possível e observar a posição onde conseguiu segurar a régua, isto é, a distância que ela percorre durante a queda.

O quadro seguinte mostra a posição em que três pessoas conseguiram segurar a régua e os respectivos tempos de reação.

Distância percorrida pela régua durante a queda (metro) Tempo de reação (segundo)
0,30 0,24
0,15 0,17
0,10 0,14

Disponível em: http://br.geocities.com. Acesso em: 1 fev. 2009.

A distância percorrida pela régua aumenta mais rapidamente que o tempo de reação porque a

  1. A
    energia mecânica da régua aumenta, o que a faz cair mais rápido.
  2. B
    resistência do ar aumenta, o que faz a régua cair com menor velocidade.
  3. C
    aceleração de queda da régua varia, o que provoca um movimento acelerado.
  4. D
    força peso da régua tem valor constante, o que gera um movimento acelerado.
  5. E
    velocidade da régua é constante, o que provoca uma passagem linear de tempo.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Na queda livre, a régua parte do repouso e só a força peso age sobre ela (desprezando o ar). Como o peso é constante, a aceleração é constante e igual a g, e o movimento é uniformemente acelerado. A distância percorrida é

d=\frac{g\,t^2}{2}

A distância é proporcional ao quadrado do tempo, e não ao tempo. Por isso ela cresce mais rápido que o tempo de reação.

Confira com o quadro:

  1. Para t=0{,}14\ \text{s}: d=5\cdot(0{,}14)^2\approx 0{,}10\ \text{m}.
  2. Para t=0{,}17\ \text{s}: d=5\cdot(0{,}17)^2\approx 0{,}14\ \text{m}, próximo de 0{,}15\ \text{m}.
  3. Para t=0{,}24\ \text{s}: d=5\cdot(0{,}24)^2\approx 0{,}29\ \text{m}, próximo de 0{,}30\ \text{m}.

O tempo passou de 0{,}14 para 0{,}24, cerca de 1{,}7 vez, enquanto a distância passou de 0{,}10 para 0{,}30, isto é, 3 vezes (aproximadamente 1{,}7^2).

O que gera esse movimento acelerado é a força peso constante, que dá aceleração constante à régua. A velocidade aumenta de modo uniforme com o tempo, e a distância cresce de forma quadrática.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa C engana porque associa movimento acelerado a aceleração variável, quando a aceleração é constante e o que varia é a velocidade.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AA energia mecânica se conserva na queda livre; ela não aumenta nem é a causa do movimento acelerado.
  • BA resistência do ar é desprezível para a régua e, mesmo que existisse, não explicaria o aumento mais rápido da distância.
  • CA aceleração da queda é constante e igual a g; ela não varia.
  • EA velocidade da régua aumenta durante a queda, não é constante, e o tempo não depende dela.

Assunto: Queda livre e lançamento vertical.

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